1700頁數(shù)學(xué)筆記火了！全程敲代碼，速度飛快易搜索，硬核小哥教你上手LaTeX Vim

長沙7喜 2019-03-22

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又出現(xiàn)一位“神仙”本科生！

數(shù)學(xué)課上，全程鍵盤手打1700頁筆記。

速度緊追老師板書，公式、圖形一個不落。

效果？請看下圖：

不僅排版媲美教科書，而且還能夠批注，檢索關(guān)鍵詞……

筆記被他Po到網(wǎng)上之后，便引來大量圍觀。

不到一天，相關(guān)推文就已經(jīng)有2000多贊，Hacker News論壇上蓋了200多樓。

甚至有網(wǎng)友評論稱：“你就是我們需要的英雄！”

他是怎么做到的呢？秘密武器就是：LaTeX+Vim！

這位來自歐洲的小哥非常強(qiáng)烈安利Vim文本編輯器，他說：

用LaTeX寫數(shù)學(xué)公式，我選Vim編輯器。它強(qiáng)大、通用、可擴(kuò)展性很強(qiáng)。只要是基于文本的任務(wù)我都用它，寫代碼、編輯LaTeX、寫markdown都是。
雖然入門階段的學(xué)習(xí)曲線超級陡峭，但只要掌握了基本的操作方式，就會欲罷不能。

下面就讓我們看一下他完成這一壯舉的具體流程，文中提到的工具下載地址，我們都附在了最后。

快速上手教程

我們先看看小哥的工作環(huán)境配置。

他用Vim編輯LaTeX的場景，就像下面這樣：

左邊是Vim，右邊是pdf閱讀器Zathura，它也有類似Vim的快捷鍵。

小哥用的操作系統(tǒng)是Ubuntu，使用bspwm作為窗口管理器。在Vim中，使用的LaTex插件是vimtex，它有語法高亮顯示、目錄視圖、同步對象等功能。

然后，使用vim-plug做如下配置：

Plug 'lervag/vimtex'
let g:tex_flavor='latex'
let g:vimtex_view_method='zathura'
let g:vimtex_quickfix_mode=0
set conceallevel=1
let g:tex_conceal='abdmg'

最后兩行控制的是“隱藏”功能。開啟了這個功能，除了你光標(biāo)所在的那一行之外，文本里夾雜的LaTeX代碼就都會隱藏或者替換成其他符號。

比如說在下面動圖里，隱藏了[，]，$之后，沒有了它們的干擾，整個文檔就更易讀。這個功能還會用∩替代\bigcap，∈替代\in等等。

設(shè)置完成，接下來就到了整個教程的精華所在：

用LaTeX記筆記，怎么才能像老師寫板書一樣快？

這就是片段（snippets）發(fā)揮作用地方了。

片段

片段是什么？

片段是一小段可復(fù)用的文本，由其他文本觸發(fā)。

例如，輸入sign，再按下Tab鍵，這個單詞就會自動擴(kuò)展為一段簽名：

片段也可以是動態(tài)的：輸入today并按下Tab鍵，它就會變成當(dāng)前的日期。

而輸入box按Tab，就會出現(xiàn)一個框，還會隨著輸入文字自動變大。

片段，甚至可以嵌套在另一個片段里用：

怎么創(chuàng)建片段？使用UltiSnips

管理片段的插件UltiSnips，小哥是這樣配置的：

Plug 'sirver/ultisnips'
let g:UltiSnipsExpandTrigger = '<tab>'
let g:UltiSnipsJumpForwardTrigger = '<tab>'
let g:UltiSnipsJumpBackwardTrigger = '<s-tab>'

關(guān)于sign片段的代碼如下：

snippet sign 'Signature'
Yours sincerely,

Gilles Castel
endsnippet

對于動態(tài)的片段，你可以將代碼放在``之間，在片段擴(kuò)展的時候，就會運(yùn)行。下面的例子，就是用 bash 格式化當(dāng)前日期：date+%f。

snippet today 'Date'
`date +%F`
endsnippet

你也可以在!p ...代碼塊里使用Python，比如上面box片段的代碼就是這樣的：

snippet box 'Box'
`!p snip.rv = '┌' + '─' * (len(t[1]) + 2) + '┐'`
│ $1 │
`!p snip.rv = '└' + '─' * (len(t[1]) + 2) + '┘'`
$0
endsnippet

這些 Python 代碼塊將被變量 snip.rv 的值替換。在這些代碼塊中，你可以訪問代碼段的當(dāng)前狀態(tài)，例如t[1]包含第一個制表位，fn是當(dāng)前文件名等等。

LaTex片段

使用片段編寫LaTeX，要比純手工編寫快得多。特別有些非常復(fù)雜的片段能幫你大大節(jié)約時間，有效防止抓狂。

下面是一些非常有用且容易上手的片段：

環(huán)境

想插入一個環(huán)境，只需要在一行的開頭輸入beg。然后鍵入環(huán)境的名稱，這個名稱在\end{}命令中也是一樣。按下Tab鍵，就能夠?qū)⒐鈽?biāo)放置在新創(chuàng)建的環(huán)境中。

這個片段的代碼如下：

snippet beg 'begin{} / end{}' bA
\begin{$1}
    $0
\end{$1}
endsnippet

其中，b表示這個片段只會在代碼行的開頭展開，A代表自動展開，也就是說不用按Tab鍵了。制表位(Tab stop)——也就是你可以通過按Tab 和Shift+Tab跳轉(zhuǎn)到的位置——用$1、 $2、......來表示，最后一個用$0。

行內(nèi)和數(shù)學(xué)顯示

在記數(shù)學(xué)筆記的過程中，最常用的兩個片段是mk和dm。

它們負(fù)責(zé)啟動數(shù)學(xué)模式。第一個片段用于“行內(nèi)數(shù)學(xué)”，第二個用于“顯示數(shù)學(xué)”。

代碼行內(nèi)的數(shù)學(xué)片段是“智能的”：它知道什么時候在$符號后面直接輸入一個單詞，它會自動加個空格。但如果輸入一個非單詞的字符，它就不會添加空格了，比如在““$p$-value”情況下，是這樣的：

這個片段的代碼如下：

snippet mk 'Math' wA
$${1}$`!p
if t[2] and t[2][0] not in [',', '.', '?', '-', ' ']:
    snip.rv = ' '
else:
    snip.rv = ''
`$2
endsnippet

第一行末尾的w，意味著這個片段會在單詞邊界處擴(kuò)展，例如，hellomk不會擴(kuò)展，但是hello mk會。

用于顯示數(shù)學(xué)的片段更簡單，也更加方便；有了它，你可能再也不會忘記用句號結(jié)束方程了。

代碼：

snippet dm 'Math' wA
\[
$1
.\] $0
endsnippet

小寫和上標(biāo)

另一個很有用的片段就是下標(biāo)。能夠把a(bǔ)1改為a1，把a(bǔ)_12改為a{12}。

這個片段的觸發(fā)器是使用正則表達(dá)式。有兩種情況會擴(kuò)展片段。一是你鍵入一個字符，后面跟著一個數(shù)字，比如[A-Za-z]\d；另一種是，一個字符后面有并跟著兩個數(shù)字，比如[A-Za-z]\d\d。

snippet '([A-Za-z])(\d)' 'auto subscript' wrA
`!p snip.rv = match.group(1)`_`!p snip.rv = match.group(2)`
endsnippet

snippet '([A-Za-z])_(\d\d)' 'auto subscript2' wrA
`!p snip.rv = match.group(1)`_{`!p snip.rv = match.group(2)`}
endsnippet

當(dāng)你使用括號將正則表達(dá)式的一部分裝在一個組中時，例如(\d\d)，你可以在 Python中通過match.group (i)來使用它們擴(kuò)展片段。

至于上標(biāo)，可以使用td，它就會變成^{}。然而，對于平方、立方和其他一些常見的片段，可以使用專門的代碼片段，如 sr、cb等等。

效果圖：

代碼：

snippet sr '^2' iA
^2
endsnippet

snippet cb '^3' iA
^3
endsnippet

snippet compl 'complement' iA
^{c}
endsnippet

snippet td 'superscript' iA
^{$1}$0
endsnippet

分?jǐn)?shù)

分?jǐn)?shù)是一個用起來最方便的一個片段，擴(kuò)展的形式如下：

/ / → frac {}{}
3 / → frac {3}{}
4 pi ^ 2 / → frac {4 pi ^ 2}{}
(1 + 2 + 3) / → frac {1 + 2 + 3}{}
(1 + (2 + 3) /)→(1 + frac {2 + 3}{})
(1 + (2 + 3)) / → frac {1 + (2 + 3)}{

第一個片段的代碼很簡單：

snippet // 'Fraction' iA
\\frac{$1}{$2}$0
endsnippet

第二個和第三個示例，可以使用正則表達(dá)式來匹配3/、4ac/、6pi^2/、a2/等表達(dá)式。

snippet '((\d+)|(\d*)(\\)?([A-Za-z]+)((\^|_)(\{\d+\}|\d))*)/' 'Fraction' wrA
\\frac{`!p snip.rv = match.group(1)`}{$1}$0
endsnippet

看了上邊這些，你可能覺得正則表達(dá)式太難了。沒關(guān)系，下面有一個解釋得非常直觀的圖表：

在第四和第五種示例下，要換一種方法。使用UltiSnips的正則表達(dá)式引擎解決不了的，Python可以：

priority 1000
snippet '^.*\)/' '() Fraction' wrA
`!p
stripped = match.string[:-1]
depth = 0
i = len(stripped) - 1
while True:
    if stripped[i] == ')': depth += 1
    if stripped[i] == '(': depth -= 1
    if depth == 0: break;
    i -= 1
snip.rv = stripped[0:i] + '\\frac{' + stripped[i+1:-1] + '}'
`{$1}$0
endsnippet

這里最后要分享的關(guān)于分?jǐn)?shù)的片段，能根據(jù)你的選擇，來生成一個分?jǐn)?shù)。

你可以先選擇一些文本，然后按Tab鍵，繼續(xù)輸入、然后再按Tab鍵。

代碼中，使用${VISUAL}變量來表示所選的內(nèi)容。

snippet / 'Fraction' iA
\\frac{${VISUAL}}{$1}$0
endsnippet

Sympy和Mathematica

還有一個很酷但用得不多的片段，是使用Sympy來計(jì)算數(shù)學(xué)表達(dá)式。例如，輸入sympy，然后按下Tab，可以擴(kuò)展為sympy | sympy，輸入sympy 1 + 1 sympy，按下Tab，可以擴(kuò)展為2。

片段代碼：

snippet sympy 'sympy block ' w
sympy $1 sympy$0
endsnippet

priority 10000
snippet 'sympy(.*)sympy' 'evaluate sympy' wr
`!p
from sympy import *
x, y, z, t = symbols('x y z t')
k, m, n = symbols('k m n', integer=True)
f, g, h = symbols('f g h', cls=Function)
init_printing()
snip.rv = eval('latex(' + match.group(1).replace('\\', '') \
    .replace('^', '**') \
    .replace('{', '(') \
    .replace('}', ')') + ')')
`
endsnippet

用Mathematica，也可以做類似的事情：

片段代碼：

priority 1000
snippet math 'mathematica block' w
math $1 math$0
endsnippet

priority 10000
snippet 'math(.*)math' 'evaluate mathematica' wr
`!p
import subprocess
code = 'ToString[' + match.group(1) + ', TeXForm]'
snip.rv = subprocess.check_output(['wolframscript', '-code', code])
`
endsnippet

后綴片段

除了上邊這些之外，后綴片段也很值得分享。例如phat→hat{p}和zbar→overline{z}。還有類似的后綴向量，例如v,.→vec{v}和v.,→vec{v}。.和,的順序沒關(guān)系，所以可以同時按下它們兩個。

這些片段真的可以節(jié)省時間，可以按照和老師寫板書一樣的順序來記。

注意，bar和hat前綴也依然可以用，只要以較低的優(yōu)先級添加它們就行。

這些片段的代碼是：

priority 10
snippet 'bar' 'bar' riA
\overline{$1}$0
endsnippet

priority 100
snippet '([a-zA-Z])bar' 'bar' riA
\overline{`!p snip.rv=match.group(1)`}
endsnippet

priority 10
snippet 'hat' 'hat' riA
\hat{$1}$0
endsnippet

priority 100
snippet '([a-zA-Z])hat' 'hat' riA
\hat{`!p snip.rv=match.group(1)`}
endsnippet

snippet '(\\?\w+)(,\.|\.,)' 'Vector postfix' riA
\vec{`!p snip.rv=match.group(1)`}
endsnippet

其他片段

此外，小哥還有大約100個常用的片段（下載地址附于文末），大多數(shù)都很簡單。比如，輸入!>變成\mapsto，輸入->變成\to等等。

fun變成f: \R \to \R :，!>變成\mapsto，->變成\to，cc變成\subset。

lim變成\lim{n \to \infty}，sum變成\sum{n = 1}^{\infty}，ooo變成\infty。

特定課程的片段

除了一些常用的片段，也可以針對特定的課程設(shè)定片段。例如，在量子力學(xué)這門課中，可以設(shè)定一些關(guān)于bra/ket符號的片段。

<a|→\bra{a} <ψ|→\bra{\psi}='' a=''>→\ket{a}
|ψ>→\ket{\psi}

代碼：

snippet '\<(.*?)\|' 'bra' riA
\bra{`!p snip.rv = match.group(1).replace('q', f'\psi').replace('f', f'\phi')`}
endsnippet

snippet '\|(.*?)\>' 'ket' riA
\ket{`!p snip.rv = match.group(1).replace('q', f'\psi').replace('f', f'\phi')`}
endsnippet

snippet '(.*)\\bra{(.*?)}([^\|]*?)\>' 'braket' riA
`!p snip.rv = match.group(1)`\braket{`!p snip.rv = match.group(2)`}{`!p snip.rv = match.group(3).replace('q', f'\psi').replace('f', f'\phi')`}
endsnippet

上下文

在編寫這些片段時需要考慮的一件事是,“這些片段會與長與常用的文本沖突嗎?”

例如，在英語中大約有72個單詞包含sr，這意味著當(dāng)輸入disregard這個詞時，sr會擴(kuò)展到^2，出現(xiàn)一個di^2egard。

這個問題的解決方案是，為代碼片段添加上下文。

通過使用 Vim 的語法突出顯示，可以確定UltiSnips是否應(yīng)該擴(kuò)展片段，這取決于你使用的是數(shù)學(xué)還是文本。

global !p
texMathZones = ['texMathZone'+x for x in ['A', 'AS', 'B', 'BS', 'C',
'CS', 'D', 'DS', 'E', 'ES', 'F', 'FS', 'G', 'GS', 'H', 'HS', 'I', 'IS',
'J', 'JS', 'K', 'KS', 'L', 'LS', 'DS', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z']]

texIgnoreMathZones = ['texMathText']

texMathZoneIds = vim.eval('map('+str(texMathZones)+', 'hlID(v:val)')')
texIgnoreMathZoneIds = vim.eval('map('+str(texIgnoreMathZones)+', 'hlID(v:val)')')

ignore = texIgnoreMathZoneIds[0]

def math():
    synstackids = vim.eval('synstack(line('.'), col('.') - (col('.')>=2 ? 1 : 0))')
    try:
        first = next(
            i for i in reversed(synstackids)
            if i in texIgnoreMathZoneIds or i in texMathZoneIds
        )
        return first != ignore
    except StopIteration:
        return False
endglobal

現(xiàn)在，你可以將context “math()”添加到只希望在數(shù)學(xué)上下文中展開的片段中。

context 'math()'
snippet sr '^2' iA
^2
endsnippet

請注意,“數(shù)學(xué)上下文”是一個微妙的東西。有時你可以使用\text{…}在數(shù)學(xué)環(huán)境中添加一些文本。在這種情況下，你不需要擴(kuò)展片段。但是，在以下情況下: \[ \text{$...$} \]，它們可以擴(kuò)展。這就是為什么math上下文的代碼有點(diǎn)復(fù)雜。下面的動圖說明了這些微妙之處。

除了上述一些片段，你也可以根據(jù)自己的需要，來自己添加一些插件或者片段，來提高自己的效率。

用筆還是用電腦？

純手打記下1700頁數(shù)學(xué)筆記，awesome都不夠形容了這位小哥了，堪稱理工科學(xué)生中的“英雄”。

并非所有人都贊同小哥的做法，強(qiáng)大的高科技工具在傳統(tǒng)面前常常會被質(zhì)疑。

有部分網(wǎng)友認(rèn)為手寫比電腦打字印象深刻，而且要達(dá)到這位小哥的熟練程度，恐怕LaTeX和Vim得練習(xí)好幾年。

既然用筆更方便，為什么還要用電腦來記筆記呢？原因很簡單：字太丑！

如果記下來的內(nèi)容連自己看的欲望都沒有，怎么復(fù)習(xí)課堂筆記呢？至少用電腦記下來的排版工整，讓人賞心悅目。

雖然國外網(wǎng)友爭論不休，但在國內(nèi)只要一個條件就可以徹底否決這個方法：不讓帶電腦進(jìn)課堂。

對此，你怎么看？

工具傳送門：

Linux和Mac系統(tǒng)自帶Vim。

Windows用戶安裝Vim：
https://ftp./pub/vim/pc/gvim81.exe

Vim插件管理：
https://github.com/junegunn/vim-plug

Vim上的LaTeX插件：
https://github.com/lervag/vimtex

窗口平鋪管理器：
https://github.com/baskerville/bspwm

管理Vim片段工具：
https://github.com/SirVer/ultisnips

如果你用不慣Vim，還有Emacs、Atom、VS Code、Sublime，它們都有LaTeX插件，總有一款文本編輯器適合你。

LaTeX常見數(shù)學(xué)符號輸入方法：
https://en./wiki/LaTeX/Mathematics

想要熟悉更多的LaTeX使用方法，就需要系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，平時多加練習(xí)也必不可少。

博文鏈接：

https://v/post/lecture-notes-1/

作者系網(wǎng)易新聞·網(wǎng)易號“各有態(tài)度”簽約作者

— 完 —

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來自：長沙7喜 > 《應(yīng)用》

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